Jak vybrat správné ložisko

Jak vybrat správné ložisko

A ložisko je mechanická součást, jejíž funkcí je vedení rotující sestavy. Ložiska tedy umožňují otáčení jednoho prvku vůči druhému. Ložiska jsou proto vysoce přesné díly, které umožňují pohyb zařízení různými rychlostmi díky efektivní přepravě nákladů. Musí být vysoce přesné a odolné a musí být schopné pracovat ve vysokých rychlostech s minimálním hlukem a vibracemi. Tento typ zařízení se nachází ve všech aplikacích, jako je automobilový průmysl, letecký průmysl, stavební stroje, zemědělské stroje, CNC stroje, Etc.

Existují čtyři hlavní typy ložisek: kuličková ložiska, válečková ložiska, kuželíková ložiska a jehlová ložiska. Zatímco kuličková ložiska jsou nejběžnějším typem ložisek, každé má své výhody a nevýhody. Proto doporučujeme porovnat každé z těchto ložisek a určit, které ložisko je ideální pro vaše požadavky.

Typy ložisek

Jaké je pořadí priority při výběru ložiska?

Nejlepší ložisko vybereme podle pořadí uvedeného v tabulce níže. Všimněte si, že následující sekvence je pouze orientační. Když si skutečně vyberete, které ložisko použijete, nejdůležitějšími faktory jsou minulé úspěchy a body zlepšení, takže není potřeba doslovně dodržovat toto pořadí.

ObjednávkaPředmět zkouškyHlavní body k potvrzení
Typ ložiskaJakou velikost a směr zatížení potřebujete? Vejde se do instalačního prostoru?
Uspořádání ložisekPoužíváte dvě (nebo) ložiska na jedné hřídeli?
Rozměry ložisek a životnostVyhovují rozměry a životnost vašim potřebám?
Omezující rychlost ložisek, přesnost chodu, uložení a vnitřní vůleMá pro stroj potřebnou přesnost chodu a tuhost?
Má lícování a vnitřní vůli pro uspokojení své životnosti?
Předpětí a tuhost ložiskaMá potřebnou tuhost pro stroj?
Mazání ložisekMůže se ložisko otáčet stabilně po dlouhou dobu?
Součásti kolem ložiskaJaké ložisko obklopující konstrukci/sestavu hledáte?
Montáž a demontáž ložisekUsnadní to údržbu/kontrolu stroje?

Velikost

Prostor, který ložiska umožňují, je obvykle značně omezený. V mnoha případech se průměr hřídele nebo průměr otvoru ložiska určuje podle konstrukčních požadavků. Proto typ a velikost ložiska musí splňovat stanovené specifikace.

Například ložisko používané ve vrtáku zubaře je samozřejmě mnohem menší než ložisko používané na ropné plošině.

zatížení

Když většina lidí navrhuje stroj, nejprve dimenzuje hřídel tak, aby splňovala požadavky na pevnost, a podle toho volí ložiska. Druhým faktorem, který je třeba vzít v úvahu, je zatížení, které ložisko unese.
Existují dva druhy zátěží:

– Axiální zatížení: rovnoběžné s osou otáčení
– Radiální zatížení: kolmo k ose otáčení

1) Pokud je zatížení převážně radiální (kolmo k hřídeli), použijte radiální ložisko, a pokud je zatížení převážně axiální (ve stejném směru jako hřídel), použijte axiální ložisko. Axiální zatížení se také někdy označuje jako axiální zatížení.

2) Kuličková ložiska se používají, když je zatížení ložiska malé, a válečková ložiska se používají, když je těžká.

3) Pokud na jediné ložisko působí současně radiální a axiální zatížení (kombinované zatížení), zvolí se kuličková ložiska s hlubokou drážkou nebo kuličková ložiska s kosoúhlým stykem, pokud je kombinované zatížení malé. Pokud je kombinované zatížení velké, používají se kuželíková ložiska.

Pokud velká axiální zatížení působí ze dvou směrů, můžete kombinovat dvě nebo ložiska nebo použít dvouřadá ložiska.

kombinované zatížení

Každý typ ložiska je speciálně navržen pro nesení axiálního nebo radiálního zatížení. Některá ložiska mohou přenášet obě zatížení: v tomto případě hovoříme o kombinovaném zatížení. Pokud například musíte přenášet kombinovaná zatížení, doporučujeme zvolit kuželíková ložiska. Pokud potřebujete ložisko, které snese vysoké radiální zatížení, pak doporučujeme válečková ložiska. Na druhou stranu, pokud vaše ložiska potřebují nést menší zatížení, mohou postačovat kuličková ložiska, protože jsou obvykle levnější.

Požadavky na přesnost

Třetím hlavním kritériem při výběru ložiska je přesnost. Určité aplikace, jako jsou ložiska pro CNC stroje, vyžadují vysokou přesnost. V jiných aplikacích, jako jsou kola nákupního vozíku, není přesnost hlavním problémem.

Flexibilita, variace krytu a výrobní chyby mohou způsobit určité nesouososti. V případě značného nesouososti může dojít k selhání ložiska v důsledku nepřijatelné nesouososti. Pokud je nesouosost důležitým problémem, správnou volbou jsou kuličková ložiska nebo ložiskové jednotky se samonaklápěcími vlastnostmi.

Rychlost otáčení

RPM je dalším faktorem, který je třeba vzít v úvahu. Některá ložiska vydrží vysoké otáčky. Přítomnost klecí ve válečkových a jehlových ložiskách umožňuje vyšší otáčky než u ložisek bez klecí. Volba vyšší rychlosti jde ale někdy na úkor zátěže. Měli byste také zvážit možné vychýlení; některá ložiska k tomu nejsou vhodná, např. dvouřadá kuličková ložiska.

Proto je třeba věnovat pozornost konstrukci ložiska: vložená ložiska a kloubová ložiska mohou tato nesouosost snadno podporovat. Doporučujeme upřednostňovat naklápěcí ložiska, která automaticky opravují vady souososti způsobené ohybem hřídele nebo chybami montáže. Stejně tak jsou při výběru ideálního ložiska velmi důležité provozní podmínky. Proto je nutné analyzovat prostředí, ve kterém budete ložisko používat. Vaše ložiska mohou být kontaminována různými způsoby. Některá použití mohou způsobit rušení hlukem, otřesy a/nebo vibrace.

Trvanlivost

Pokud jde o odolnost, je třeba vzít v úvahu mnoho faktorů, včetně tuhosti a teplotní tolerance. Při zatížení se mohou styčné plochy ložisek deformovat, což může být v některých aplikacích vážný problém. Od teplot pod nulou, se kterými se musí ropné plošiny na Aljašce potýkat, až po 100stupňové pouště v Saúdské Arábii, rozsah provozních teplot, kterým může ložisko odolat, by měl být také hlavním hlediskem výběru.

Seal

Volba těsnícího systému je nezbytná pro zajištění správného a dlouhodobého provozu ložiska; proto je důležité zajistit, aby bylo ložisko vždy dobře chráněno před jakýmikoli nečistotami a vnějšími faktory, jako je prach, voda, korozivní kapaliny a dokonce i použité mazivo. Tato volba závisí na typu maziva, podmínkách prostředí (a typu znečištění), tlaku kapaliny a rychlosti otáčení. Abychom vám poskytli dobrý výchozí bod, tlak kapaliny je rozhodujícím faktorem při výběru těsnicího systému. Pokud je tlak vysoký (např. v rozmezí 2-3 bar), ideální jsou mechanické ucpávky. Jinak výběr přímo souvisí s typem maziva, maziva nebo oleje. Například pro mazání tukem jsou nejběžnější řešení: deflektory nebo podložky, obrobené nebo úzké kanály s drážkami;

KULIČKOVÁ LOŽISKA UTĚSNĚNÁ PTFE
Utěsněné tenké ložisko s radiální kuličkou typu C

Předběžně načíst

Podmínky použití mohou také ovlivnit vaši volbu, zejména při montáži ložisek. V některých případech můžete do sestavy ložiska přidat předpětí, abyste zvýšili její tuhost. Předpětí má navíc pozitivní vliv na životnost ložisek a hlučnost systému.

Pamatujte, že abyste mohli zvolit předpětí (radiální nebo axiální), musíte znát tuhost všech součástí pomocí softwaru nebo experimentu. Při výběru musíte zvážit také ideální materiál pro ložisko. Ložiska mohou být vyrobena z kovu, plastu nebo keramiky. Materiál ložiska závisí na zamýšleném použití. Doporučujeme zvolit ložiska, která jsou nejvíce odolná vůči stlačení. Mějte ale na paměti, že použitý materiál ovlivní cenu ložiska.

Udržovat

Některé aplikace ložisek vyžadují pravidelnou demontáž a opětovnou montáž kvůli kontrole a údržbě. V těchto aplikacích jsou nejvhodnější ložiska s oddělitelnými kroužky.
Pokud jde o prodloužení a podporu výkonu jakéhokoli typu ložiska, nelze podceňovat význam důkladného mazání. Přemazání, nedostatečné mazání, znečištění a smíšená maziva, to vše může mít vliv na výkon ložiska. Je také důležité vzít v úvahu „životnost maziva“, dobu, po kterou může ložisko fungovat mezi domazáním.

Proč zvolit kuličková ložiska?

Nejčastěji se používají ložiska s hlubokou drážkou kuličková ložiska. Nachází se téměř ve všech druzích výrobků ve všeobecném strojírenství. Kuličková ložiska jsou obvykle optimalizována pro radiální kontakt: to znamená, že jsou užitečná, pokud chcete, aby síla působící na ložisko byla kolmá k jeho ose otáčení. Pokud mají být pro axiální zatížení použita kuličková ložiska, je třeba dbát na to, aby jednotka nesla pouze mírná axiální zatížení. Této nevýhodě se však lze vyhnout použitím dvouřadé konstrukce kuličkového ložiska. Kuličková ložiska jsou nejen levná, ale také nejkompaktnější, což z nich dělá nejpoužívanější typ ložisek.

kuličková ložiska s hlubokou drážkou 1

Kuličková ložiska s hlubokými drážkami mají následující výhody:

(a) Kuličková ložiska s hlubokými drážkami mají vysokou nosnost díky relativně velké velikosti kuliček.
(b) Kuličková ložiska nesou radiální a axiální zatížení.
(c) V důsledku bodového kontaktu mezi kuličkami a kroužky má toto ložisko menší ztráty třením a výsledný nárůst teploty. Maximální přípustné otáčky hřídele závisí na nárůstu teploty ložiska. Proto mají kuličková ložiska vynikající výkon, zejména ve vysokorychlostních aplikacích.

(d) Kuličková ložiska produkují méně hluku díky bodovému kontaktu. (e) Průměr díry kuličkových ložisek se pohybuje od několika milimetrů do 400 mm.

Pro malá ložiska pracující při vysokých otáčkách důrazně doporučujeme použití kuličkových ložisek.

Proč zvolit válečková ložiska?

Válečková ložiska vydrží velká radiální zatížení, dokonce i velmi velká radiální zatížení. Existuje mnoho typů válečkových ložisek. Liší se podle počtu řad válečků (jeden, dva nebo čtyři) a podle toho, zda mají klece. Klec umožňuje ložisku nést značné radiální zatížení a vysoké rychlosti. Absence klece umožňuje, aby ložisko mělo řady válečků, a proto může přenášet větší radiální zatížení. Jedinou nevýhodou je, že válečková ložiska bez klece nesnesou tak vysoké otáčky jako válečková ložiska s klecí. Válečková ložiska jsou velmi robustní a mají dlouhou životnost.

Bodový kontakt v kuličkových ložiskách je nahrazen liniovým kontaktem dovnitř válečková ložiska kdy je v daném prostoru požadována maximální nosnost. Válečková ložiska se skládají z relativně krátkých válečků umístěných a vedených v klecích.

Válečková ložiska

Válečková ložiska mají následující výhody:

(a) Válečková ložiska mají velmi vysokou radiální únosnost v důsledku kontaktu mezi válečky a oběžnými drahami.
(b) Válečková ložiska jsou tužší než kuličková ložiska.
(c) Nízký koeficient tření pro menší ztráty třením ve vysokorychlostních aplikacích.

Proč zvolit kuželíková ložiska?

Kuželíková ložiska mohou přenášet radiální, axiální a kombinovaná zatížení (současně). Díky vysoké tuhosti může být náklad velmi těžký. Pokud si nejste jisti rozdílem mezi kuličkovým a kuželíkovým ložiskem, uvědomte si, že stejně velké kuželíkové ložisko zvládne větší zatížení.

Tento typ ložisek proto doporučujeme pro hřídele strojů, převodovky vozidel (od automobilů po lodě, vrtulníky) nebo pro volanty osobních či nákladních automobilů.

Kuželíkové ložiska

Kuželíková ložiska mají následující výhody:

(a) Kuželíková ložiska vydrží velká radiální a axiální zatížení.
(b) Kuželíková ložiska mají větší tuhost.
(c) Kuželíková ložiska používají oddělitelné části a lze je snadno sestavit a rozebrat.

Proč zvolit jehlová válečková ložiska?

Jako válečková ložiska, jehlová ložiska jsou k dispozici s klecí nebo bez ní. Pokud mají klec, pak vydrží velmi vysoké otáčky, zatímco jehlová ložiska bez klece snesou velmi velká radiální nebo axiální zatížení. Všimněte si také, že tato ložiska mají malou velikost, a proto mají malou stopu. Často se například používají v převodovkách.